KHÁI QUÁT VỀ KIẾN TRÚC CÔNG TRÌNH
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
1.1.1 Mục đích xây dựng công trình
Để một đất nước phát triển mạnh mẽ trong các lĩnh vực kinh tế xã hội, việc xây dựng cơ sở hạ tầng vững chắc là rất quan trọng, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho cuộc sống và công việc của người dân Đặc biệt đối với Việt Nam, một quốc gia đang trên đà phát triển và khẳng định vị thế quốc tế, việc cải thiện an sinh xã hội và tạo việc làm cho người dân cần được ưu tiên hàng đầu Trong đó, nhu cầu về nhà ở là một trong những yếu tố thiết yếu nhất cần được chú trọng.
Trước sự phát triển nhanh chóng của dân số, nhu cầu mua đất để xây dựng nhà ở ngày càng tăng, trong khi quỹ đất của Thành phố lại có hạn Điều này dẫn đến giá đất ngày càng leo thang, khiến nhiều người dân không đủ khả năng mua đất Để giải quyết vấn đề này, việc xây dựng các chung cư cao tầng và phát triển quy hoạch khu dân cư ra các quận, khu vực ngoại ô trung tâm Thành phố được coi là giải pháp hợp lý nhất.
Sự phát triển kinh tế của Thành phố cùng với việc thu hút đầu tư nước ngoài đã tạo ra cơ hội lớn cho việc xây dựng các cao ốc văn phòng, khách sạn và chung cư cao tầng Những dự án này không chỉ đáp ứng nhu cầu sinh hoạt ngày càng tăng của người dân mà còn đảm bảo chất lượng cao, hứa hẹn mang lại sự phát triển bền vững cho thị trường bất động sản.
Sự gia tăng các cao ốc trong và ngoài Thành phố không chỉ đáp ứng nhu cầu hạ tầng cấp bách mà còn góp phần làm mới bộ mặt đô thị, đồng thời tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho người dân.
Sự xuất hiện của các nhà cao tầng trong ngành xây dựng đã đóng góp tích cực vào sự phát triển của lĩnh vực này, nhờ việc tiếp thu và áp dụng các kỹ thuật hiện đại cũng như công nghệ mới trong tính toán, thi công và xử lý thực tế, cùng với các phương pháp thi công tiên tiến từ nước ngoài.
Chung cư cao cấp The Golden Star được thiết kế và xây dựng với mục tiêu đáp ứng nhu cầu sống hiện đại của người dân Khu nhà cao tầng này không chỉ mang đến tiện nghi đầy đủ mà còn sở hữu cảnh quan đẹp, lý tưởng cho sinh hoạt, giải trí và làm việc Chất lượng thi công cao cấp của chung cư đảm bảo một môi trường sống thoải mái và tiện ích cho cư dân.
1.1.2 Vị trí và đặc điểm công trình
1.1.2.1 Vị trí công trình Địa chỉ: Số 9-11 Tôn Đức Thắng, Quận 1, Tp Hồ Chí Minh
Nằm bên sông Bạch Đằng và gần các cầu giao thông quan trọng như cầu Thủ Thiêm, cầu Sài Gòn, cầu Ông Lãnh, và cầu Calmette, khu vực này thuận lợi cho việc di chuyển đến quận 2, quận 4, quận 5, Phú Nhuận và Bình Thạnh.
Xung quanh công trình là hang loạt trụ sở giao dịch ngân hang, ATM, nhà hàng, quán ăn, khách sạn,… phục vụ cho giới văn phòng trong khu vưc…
Hình 1.1 Vị trí công trình chụp từ Google Earth
Thành phố Hồ Chí Minh, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, có khí hậu đặc trưng với nhiệt độ cao quanh năm và hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Theo dữ liệu quan trắc từ trạm Tân Sơn Nhất, những yếu tố khí tượng chính đã chỉ ra các đặc điểm khí hậu nổi bật của thành phố này.
Lượng mưa trung bình hàng năm đạt 1.949 mm, với năm cao nhất ghi nhận 2.718 mm vào năm 1908 và năm thấp nhất là 1.392 mm vào năm 1958 Trung bình có 159 ngày mưa mỗi năm, với khoảng 90% lượng mưa tập trung từ tháng 5 đến tháng 11, trong đó tháng 6 và tháng 9 thường có lượng mưa cao nhất Các tháng 1, 2, 3 có lượng mưa rất ít Lượng mưa phân bố không đều trong thành phố, tăng dần theo hướng Tây Nam - Đông Bắc, với các quận nội thành và huyện phía Bắc thường nhận lượng mưa cao hơn so với các quận phía Nam và Tây Nam Độ ẩm không khí trung bình hàng năm là 79,5%, đạt 80% trong mùa mưa và có thể lên tới 100%, trong khi mùa khô có độ ẩm trung bình 74,5% và thấp nhất là 20%.
Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính: gió mùa Tây - Tây Nam và Bắc - Đông Bắc Gió Tây - Tây Nam từ Ấn Độ Dương thổi vào trong mùa mưa (tháng 6 đến tháng 10) với tốc độ trung bình 3,6 m/s, mạnh nhất vào tháng 8 đạt 4,5 m/s Trong khi đó, gió Bắc - Đông Bắc từ biển Đông xuất hiện trong mùa khô (tháng 11 đến tháng 2) với tốc độ trung bình 2,4 m/s Từ tháng 3 đến tháng 5, gió tín phong hướng Nam - Đông Nam có tốc độ trung bình 3,7 m/s TPHCM chủ yếu nằm trong vùng không có gió bão, tuy nhiên, năm 1997, cơn bão số 5 do hiện tượng El-Nino đã ảnh hưởng nhẹ đến một phần huyện Cần Giờ.
Công trình tọa lạc tại Quận 1, TP Hồ Chí Minh, nơi có khí hậu nhiệt đới gió mùa, đặc trưng bởi sự nóng ẩm và lượng mưa dồi dào.
Theo Phụ lục 1 – Thông tư số 10/2013/TT-BXD ngày 25/07/2013 của Bộ Xây dựng:
Công trình dân dụng - cấp 2 ( 5000 m 2 ≤ Ssàn ≤10.000 m 2 hoặc 8 tầng ≤ số tầng ≤20 tầng)
Hình 1.2 Mặt cắt đứng công trình
Công trình có: 01 tầng hầm và 19 tầng nổi
Hình 1.3 Mặt bằng sàn tầng điển hình 2-19
Hình 1.4 Mặt bằng sàn tầng hầm
Tầng Cao độ (m) Tầng Cao độ (m) Tầng Cao độ (m)
Bảng 1.1 Cao độ công trình
Công trình có chiều cao là 70.0m (tính từ cao độ 0.000m, chưa kể tầng hầm)
Diện tích xây dựng của công trình là: 57.2 m × 42.5m = 2431 m 2
Tầng Hầm: Bố trí nhà xe
Tầng 1: Khu trung tâm thương mại-dịch vụ-văn phòng
Tầng 2 → 19: Bố trí căn hộ.
CÁC GIẢI PHÁP KIẾN TRÚC CỦA CÔNG TRÌNH
Mặt bằng có dạng hình chữ nhật với diện tích khu đất như ở trên (2431m 2 )
Tầng hầm có cốt cao độ -3.250, được thiết kế với 02 ram dốc từ mặt đất đến tầng hầm theo 2 hướng vào và ra từ đường chính QL13, giúp tránh gây lộn xộn và dễ quản lý Với mục đích cho thuê căn hộ, phần lớn diện tích tầng hầm được sử dụng làm garage để xe, các hộp gain được bố trí hợp lý nhằm tạo không gian thoáng đãng Hệ thống cầu thang bộ và thang máy được đặt ngay vị trí vào tầng hầm, thuận tiện cho người sử dụng khi di chuyển.
Tầng 1 được coi như khu sinh hoạt chung của toàn khối nhà, được trang trí đẹp mắt với việc: cột ốp inox, bố trí khu trưng bày sách và cả phòng khách tạo không gian sinh hoạt chung cho tầng trệt của khối nhà Đặc biệt phòng quản lý cao ốc được bố trí vị trí khách có thể nhìn thấy nếu có việc cần thiết và khu nội bộ của cao ốc được bố trí 1 khu có lối ra vào riêng Nói chung rất dễ hoạt động và quản lý khi bố trí các phòng như kiến trúc mặt bằng đã có
Tầng 2 đến tầng 19 của khối nhà chủ yếu được thiết kế để phục vụ chức năng của căn hộ, với tất cả diện tích dành cho không gian sống, ngoại trừ khu vệ sinh và khu vực giao thông.
Page | 18 hoạt động Cùng với vị trí giáp đường cả 2 đầu của tòa nhà thì chức năng của ngôi nhà có hiệu quả cao
1.2.2 Giải pháp giao thông trong công trình
Giao thông đứng: có 4 buồng thang máy, 2 cầu thang bộ
Giao thông ngang: hành lang là lối giao thông chính.
GIẢI PHÁP KẾT CẤU CỦA KIẾN TRÚC
Hệ kết cấu của công trình là hệ kết cấu khung-vách BTCT toàn khối
Mái phẳng bằng bê tông cốt thép và được chống thấm
Cầu thang bằng bê tông cốt thép toàn khối
Tường bao che dày 200mm, tường ngăn dày 100mm
Phương án móng dùng phương án móng sâu.
CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT KHÁC
Công trình sử dụng nguồn điện từ hai nguồn chính: lưới điện Thành phố Hồ Chí Minh và máy phát điện 150 kVA Tất cả thiết bị, bao gồm máy phát điện và máy biến áp, được lắp đặt dưới tầng hầm nhằm giảm thiểu tiếng ồn và độ rung, không ảnh hưởng đến sinh hoạt của cư dân.
Toàn bộ hệ thống điện được lắp đặt ngầm, đồng thời với quá trình thi công Hệ thống cấp điện chính được đặt trong hộp kỹ thuật và luồn trong gen điện, đảm bảo không đi qua khu vực ẩm ướt, giúp dễ dàng trong việc sửa chữa sau này.
Công trình sử dụng nguồn nước từ hệ thống cấp nước Tp.Hồ Chí Minh, được lưu trữ trong bể chứa ngầm và bơm lên bể nước mái Từ bể mái, nước sẽ được phân phối xuống các tầng của công trình qua các đường ống dẫn nước chính Hệ thống bơm nước được thiết kế hoàn toàn tự động, đảm bảo cung cấp đủ nước cho sinh hoạt và phục vụ công tác cứu hỏa.
Các đường ống dẫn nước được bảo vệ trong các hộp gen nước, trong khi hệ thống cấp nước nằm ngầm trong các hộp kỹ thuật Đường ống cứu hỏa chính được lắp đặt ở mỗi tầng, dọc theo khu vực giao thông đứng và trên trần nhà để đảm bảo an toàn cho tòa nhà.
Nước mưa trên mái sẽ được thu gom qua các lỗ thu nước và chảy vào các ống thoát nước mưa có đường kính 0 mm, dẫn xuống dưới Hệ thống thoát nước thải được thiết kế với các đường ống riêng biệt.
Nước thải từ các buồng vệ sinh được dẫn qua hệ thống ống riêng biệt, sau đó được đưa vào bể xử lý nước thải trước khi được xả vào hệ thống thoát nước chung.
Các tầng của công trình được chiếu sáng tự nhiên nhờ vào các cửa kính bên ngoài và giếng trời Bên cạnh đó, hệ thống chiếu sáng nhân tạo được thiết kế hợp lý để đảm bảo cung cấp ánh sáng đầy đủ cho những khu vực cần thiết.
1.4.5 Hệ thống phòng cháy chữa cháy
Hệ thống báo cháy được lắp đặt tại từng khu vực cho thuê, đảm bảo an toàn cho cư dân Các bình cứu hỏa được trang bị đầy đủ và được bố trí hợp lý ở các hành lang và cầu thang, tuân theo hướng dẫn của ban phòng cháy chữa cháy Thành phố Hồ Chí Minh.
Bố trí hệ thống cứu hoả gồm các họng cứu hoả tại các lối đi, các sảnh … với khoảng cách tối đa theo đúng tiêu chuẩn TCVN 2622 –1995
Rác thải được thu gom từ các tầng thông qua hệ thống kho thoát rác, với gian chứa rác đặt tại tầng hầm và có cơ chế để đưa rác ra ngoài.
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KẾT CẤU
GIẢI PHÁP VẬT LIỆU
Bê tông sử dụng trong nhà cao tầng có cấp độ bền B25 ÷ B60 có các thông số sau
STT Cấp độ bền Kết cấu sử dụng
1 Bê tông cấp độ bền B35
Toàn bộ công trình từ sàn đến móng
2 Bê tông cấp độ bền B30
Bảng 2.1 Bảng cấp độ bền bê tông trong phạm vi đồ án
STT Loại thép Đặc tính
1 Thép CI: Rs = R sc = 225 MPa,
2 Thép CIII: Rs = R sc = 365 MPa;
Cốt thép dọc kết cấu các loại cú ỉ ≥ 10 mm
LỚP BÊ TÔNG BẢO VỆ
Mục 8.3 TCVN 5574-2012 [4] quy định: Đối với cốt thép dọc chịu lực (không ứng lực trước, ứng lực trước, ứng lực trước kéo trên bệ) chiều dày lớp bê tông bảo vệ cần được lấy không nhỏ hơn đường kính cốt thép hoặc dây cáp và không nhỏ hơn:
Trong bản và tường có chiều dày
- Từ 100mm trở xuống abv mm (15mm)
- Trên 100mm abv mm (20mm)
Trong dầm và dầm sườn có chiều cao
- Nhỏ hơn 250mm abv mm (20mm)
- Lớn hơn hoặc bằng 250mm abv mm (25mm)
Trong cột abv mm (25mm)
Trong đài móng: abv %0mm
Chiều dày lớp bê tông bảo vệ cho cốt đai, cốt thép phân bố và cốt thép cấu tạo phải đảm bảo không nhỏ hơn đường kính của các cốt thép này Điều này là cần thiết để đảm bảo độ bền và an toàn cho kết cấu.
- Khi chiều cao tiết diện cấu kiện nhỏ hơn 250mm: abv mm (15mm)
- Khi chiều cao tiết diện cấu kiện bằng 250mm trở ln: abv mm (20mm)
Giá trị trong ngoặc (…) áp dụng cho kết cấu ngòai trời hoặc những nơi ẩm ướt
GIẢI PHÁP KẾT CẤU
2.3.1 Lựa chọn giải pháp kết cấu phần thân
2.3.1.1 Theo phương đứng a Kết cấu khung:
Công trình có quy mô 1 tầng hầm và 19 tầng nổi, với tổng chiều cao 70.0m, sử dụng hệ khung - vách lõi làm kết cấu chịu lực Hệ khung chịu tải trọng đứng, trong khi vách lõi không chỉ chịu tải trọng đứng mà còn chịu tải trọng ngang và các tác động khác, giúp tăng cường độ cứng cho công trình.
Trong Đồ án tốt nghiệp này, ta sẽ lựa chọn giải pháp sàn dầm
2.3.2 Lựa chọn giải pháp kết cấu phần ngầm
Phần móng của nhà cao tầng phải chịu áp lực nén lớn và chịu tác động của lực xô ngang do động đất Do đó, cần áp dụng các giải pháp hiệu quả cho phần móng để đảm bảo tính ổn định và an toàn cho công trình.
Móng sâu: móng cọc khoan nhồi, móng cọc Barret, móng cọc BTCT đúc sẵn, móng cọc ly tâm ứng suất trước
Móng nông: móng băng 1 phương, móng băng 2 phương, móng bè…
Lựa chọn giải pháp móng cọc ép hoặc cọc khoan nhồi.
LỰA CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CÁC CẤU KIỆN
2.4.1 Sơ bộ chiều dày sàn Để thỏa mãn yêu cầu độ võng, với kích thước ô sàn điển hình 9.0m x 8.5m, ta chọn hệ dầm chính-phụ để chia nhỏ ô sàn; các ô sàn còn lại sẽ là dầm khung bao quanh
Sơ bộ sàn theo công thức: s 1 h D l
( ) m= 0.8 1.4− phụ thuộc tải trọng, lấy D = 1
( ) m= 30 35− đối với sàn 1 phương, l1 là cạnh của phương chịu lực
( ) m= 40 50− đối với sàn 2 phương, l1 là cạnh ngắn
Page | 22 Ô bản L1 (m) L2 (m) L2/L1 Loại sàn Chiều dày sàn chọn
Bảng 2.3 Sơ bộ chiều dày các ô bản sàn
Sơ bộ chọn sàn điển hình dày 150m, tầng hầm 250mm, sàn tầng trệt dày 180mm
Hình 2.1 Các ô sàn thể hiện trên mặt bằng kết cấu 2.4.2 Sơ bộ chọn tiết diện dầm
Dầm chính nhiều nhịp: h dc 1 1 L
Chọn: h dc = 700mm Sơ bộ ban đầu chọn: b×h00x700 mm
Chọn: h d = 400mm Sơ bộ ban đầu chọn: b h 200x400× = mm
Bảng 2.4 Sơ bộ chiều tiết diện dầm chính 2.4.3 Sơ bộ chọn tiết diện vách và lõi thang máy
Tổng diện tích mặt cắt ngang của vách (lõi) cứng có thể xác định theo công thức gần đúng sau: F vl = × f vl F st
Fst - Diện tích sàn từng tầng fvl – 0.015
Chiều dày vách toàn khối không nhỏ hơn 150mm và không nhỏ hơn 1/20 chiều cao tầng
Sơ bộ chiều dày vách góc biên chống xoắn là 300mm, vách bao ngoài của lõi thang máy dày 300mm, vách ngăn trong lõi thang dày 300mm
2.4.4 Sơ bộ chọn tiết diện cột
Tiết diện cột được sơ bộ theo công thức sau: c b
= ×R với N n q S = × × Trong đó: n: số tầng q: tải trọng phân bố trên 1m 2 sàn (kinh nghiệm 8~15kN/m2)
S: diện tích truyền tải của sàn n: số tầng k: hệ số kể đến ảnh hưởng của mô men (k=1.2 đối với cột giữa ,cột biên)
Rb: cường độ chịu nén của bêtông
Theo TCXD 198-1997, khi chọn tiết diện cột, cần đảm bảo tỷ số giữa chiều cao thông thủy của tầng và chiều cao tiết diện cột không vượt quá 25 Đồng thời, chiều rộng tối thiểu của tiết diện cột không được nhỏ hơn quy định.
Hình 2.2 Diện tích truyền tải lên cột giữa và cột biên
Thiên về kinh nghiệm, ta chọn sơ bộ tải trọng trên sàn là qkN/m 2
Tầng Diện truyền tải q N k Ac Chọn tiết diện (m 2 ) (kN/m 2 ) (kN) (mm 2 ) b c (mm) h c (mm)
Bảng 2.5 Sơ bộ tiết diện cột biên
Thực hiện tương tự với các diện truyền tải còn lại, ta thu được bảng sau:
CỘT Str.tải N chân cột
(m2 ) (mm2) bc (mm) hc (mm)
Trong công trình 19 tầng này, bảng 2.6 trình bày sơ bộ tiết diện các cột còn lại, cho thấy rằng tiết diện được thay đổi hai lần Mỗi lần thay đổi, tiết diện không được giảm quá 30% độ cứng để đảm bảo tính ổn định của công trình.
Bảng 2.7 Bảng tóm tắt sơ bộ tiết diện các cột theo tầng
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG
CƠ SỞ TÍNH TOÁN CỦA TẢI TRỌNG
Kết cấu nhà cao tầng được tính toán với các loại tải trọng chính sau đây:
Tải trọng thẳng đứng (trọng lượng bản thân kết cấu, tải thường xuyên và tạm thời tác dụng lên sàn)
Tải trọng gió (gồm thành phần tĩnh và thành phần động)
Tải trọng động đất (tính cho các công trình nằm trong vùng có yêu cầu kháng chấn)
Ngoài ra, kết cấu nhà cao tầng còn được kiểm tra với các tải trọng sau: tác động của quá trình thi công, áp lực đất, nước ngầm
TCVN 2737-1995 [2] cùng các chỉ dẫn kèm theo là cơ sở để xác định tải trọng và tác động lên công trình
TẢI TRỌNG THIẾT KẾ
Gồm tải trọng bản thân (SW: Self Weight) và tĩnh tải sàn (SD: Supper Deadload), tường (WAL: Wall)
Tải trọng bản thân (SW)
Khối lượng riêng bê tông nặng là 25 kN/m 3 , hệ số tin cậy n = 1.1
Trọng lượng đất phủ: 20.0 kN/m 3 , hệ số tin cậy n = 1.1
Trọng lượng của nước: 10 kN/m 3 , hệ số tin cậy n = 1.0
Tải trọng bản thân của công trình phụ thuộc vào kích thước hình học của từng cấu kiện, và phần mềm kết cấu tự động sẽ tính toán chính xác phần tải trọng này.
Tĩnh tải các lớp cấu tạo sàn và tường (SD+WAL)
Tùy thuộc vào công năng sử dụng của từng ô sàn, tĩnh tải sàn được chia làm các loại tải trọng như sau:
3.2.1 Tĩnh tải tác dụng lên sàn (SW)
Hình 3.1 Các lớp cấu tạo sàn điển hình
STT Vật liệu Trọng lượng riêng Chiều dày Tĩnh tải tiêu chuẩn
Hệ số vượt tải Tĩnh tải tính toán
1 Bản thân kết cấu sàn 25 150 3.75 1.1 4.13
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần - - - -
7 Tỉnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.6 - 2.01
Bảng 3.1 Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng 2-19
STT Vật liệu Trọng lượng riêng
Chiều dày Tĩnh tải tiêu chuẩn
1 Bản thân kết cấu sàn 25 180 4.5 1.1 4.95
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần - - - -
Lớp vữa trátBản sàn BTCTLớp vữa lótLớp gạch lát Ceramic
7 Tỉnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.6 - 2.01
Bảng 3.2 Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng 1
STT Vật liệu Trọng lượng riêng
Chiều dày Tĩnh tải tiêu chuẩn
Hệ số vượt tải Tĩnh tải tính toán
1 Bản thân kết cấu sàn 25 250 6.25 1.1 6.88
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần - - - -
- Vữa lát nền + tạo dốc 18 50 0.90 1.3 1.17
4 Tỉnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.43 - 1.81
Bảng 3.3 Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng hầm
STT Vật liệu Trọng lượng riêng
1 Bản thân kết cấu sàn 25 150 3.75 1.1 4.13
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần - - - -
4 Tỉnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.90 - 2.40
Bảng 3.4 Tĩnh tải tác dụng lên sàn tầng thượng
STT Vật liệu Trọng lượng riêng Chiều dày Tĩnh tải tiêu chuẩn Hệ số vượt tải Tĩnh tải tính toán
1 Bản thân kết cấu sàn 25 150 3.75 1.1 4.13
2 Các lớp hoàn thiện sàn và trần - - - -
4 Tỉnh tải chưa tính trọng lượng bản thân sàn 1.90 - 2.40
Bảng 3.5 Tĩnh tải tác dụng lên sàn vệ sinh, lô gia 3.2.2 Tải tường (WAL)
Trong đó: n là hệ số vượt tải (n = 1.2); bt: bề rộng tường ht =htầng - hdầm (tường nằm trên dầm) ht = htầng – hsàn (tường nằm trên sàn)
Các vị trí tường xây trực tiếp trên sàn được tính toán là tải phân bố đều trên sàn, trong khi những tường xây trên dầm được quy về tải phân bố đều trên dầm Vị trí tường xây trong mô hình Etabs cần phải khớp với vị trí được thể hiện trong bản vẽ kiến trúc.
Loại Bề dày tường (mm)
Tải tường tiêu chuẩn (kN/m)
Tải tường tính toán (kN/m)
Bảng 3.6 Tải tường tầng 1 Sân thượng:
Tường 200 lan can sân thượng cao 1.2m đặt trên dầm biên (bxh = 300x700): t t t t g n = ×γ × × = b h 1.2 18 0.2 1.2 5.18 × × × = (KN/m)
Loại Bề dày tường (mm)
Chiều cao tường (m) Tải tường tiêu chuẩn (kN/m)
Tải tường tính toán (kN/m)
Lan can ngoài ban công 200 18 1.2 5.4 1.2 6.48
Bảng 3.7 Tải tường tầng điển hình 3.2.3 Hoạt tải tác dụng lên sàn –Live Load (HT)
Hoạt tải được xác định dựa trên công năng các phòng
Theo điều 4.3.4 và 4.3.5 của TCVN 2737 - 1995, khi tính toán các kết cấu như dầm phụ, dầm chính, sàn, cột và móng cho các phòng được nêu trong mục 1, 2, 3, 4 và 5 của bảng 3, hoạt tải toàn phần có thể được giảm theo hệ số quy định Cụ thể, đối với các loại phòng như nhà ở, phòng ăn, WC và phòng làm việc, hệ số giảm tải được áp dụng là
A / A ψ = + , với diện tích phòng A ≥ A1=9 m 2 Đối với phòng họp, phòng giải trí, ban công, lô gia, hệ số giảm tải là:
Trong đó: n : Số sàn đặt tải lên tiết diện đang xét cần kể đến khi tính toán tải trọng;
A: Diện tích chịu tải tính bằng mét vuông (căn hộ có diện tích nhỏ nhất Amin = 81 m 2 )
9 ψ = + = + Tuy nhiên hoạt tải thường không lớn hơn so với trọng lượng bản thân (thường bằng
15 đến 20%) nên khi tính toán thiên về an toàn không xét đến hệ số giảm tải
Hoạt tải tác dụng lên công trình được xác định dựa trên tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 và chức năng của từng khu vực Giá trị hoạt tải cho mỗi khu chức năng được quy định cụ thể để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thiết kế công trình.
Bảng 3.8 – Hoạt tải tác dụng lên sàn
Chức năng các phòng Hoạt tải tiêu chuẩn (kN/m 2 )
Hoạt tải dài hạn (kN/m 2 )
Hoạt tải ngắn hạn (kN/m 2 )
Hoạt tải tính toán (kN/m 2 )
- Sảnh, nhà trưng bày, cửa hang, hành lang, cầu thang tầng 1
- Phòng khách, phòng ăn, vệ sinh căn hộ 1.5 0.3 1.2 1.3 1.95
- Sảnh, hành lang, cầu thang tầng căn hộ 3 1 2 1.2 3.6
- Tầng kỹ thuật sàn đặt bồn nước mái, cột nước 3.0m 30 30 0 1.0 30
Bảng 3.8 Hoạt tải trên sàn 3.2.4 Tải trọng thang máy
Từ kích thước giếng thang của công trình (2100 mm x 2150 mm), sinh viên lựa chọn thang máy mã hiệu P1000W-175CO của hang Nippon có các thông số kỹ thuật sau:
Bảng 3.9 – Thông số kỹ thuật thang máy sử dụng trong công trình
Kích thước cabin Kích thước giếng thang
Phản lực (kN) m/s kG BBxDD (mm) BBxDD (mm) R1 R2 R3 R4
Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật thang máy sử dụng trong công trình
= = , sinh viên nhập tại 4 vị trí góc dưới của giếng thang.
PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CÔNG TRÌNH
Gán Diaphragm cho tất cả các sàn với tên D1 nhằm đảm bảo giả thiết rằng sàn là tuyệt đối cứng trong mặt phẳng ngang Để thực hiện, chọn các sàn trong cùng một tầng qua Assign Shell/Area.
Hình 3.2 Khai báo Diaphragms cho tầng điển hình
Theo điều 3.2.4 TCXD 229:1999 [3] quy định:
Khối lượng tham gia dao động của một công trình bao gồm tổng khối lượng của kết cấu chịu lực, kết cấu bao che, trang trí, các thiết bị cố định và 50% hoạt tải do người và đồ đạc trên sàn, đặc biệt là đối với các công trình dân dụng.
Hình 3.3 Khai báo Mass Source cho công trình
3.3.1.3 Kết quả phân tích dao động
Ta xét 12 mode dao động đầu tiên của hệ, nếu không thỏa sẽ tăng số mode dao động lên để phân tích
TABLE: Modal Participating Mass Ratios Case Mode Period UX UY RZ Sum UX Sum UY Sum RZ sec % % % % % %
Bảng 3.10 Tỷ lệ phần trăm khối lượng công trình tham gia dao động
Hình dạng 3 mode dao động đầu tiên:
Hình 3.4 Hình dạng công trình mode 1
Hình 3.5 Hình dạng công trình mode 2
Hình 3.6 Hình dạng công trình mode 3
Theo công thức kinh nghiệm:
Chu kỳ dao động riêng của mode 1 dao động trong khoảng (0.09 ÷ 0.1 n), trong đó n là số tầng của công trình Do mô hình không có tường, độ cứng bị giảm, do đó có thể áp dụng con số kinh nghiệm trong khoảng (0.13 ÷ 0.14 n).
TABLE: Centers of Mass and Rigidity
Story Diaphragm Mass X Mass Y XCM YCM ton ton m m
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG GIÓ
Tải trọng gió được chia thành hai thành phần: thành phần tĩnh và thành phần động Để tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió, bạn có thể tham khảo giá trị và phương pháp được quy định trong mục 6 của TCVN 2737-1995.
Theo TCXD 229-1999, các công trình có chiều cao trên 40m cần tính đến tải trọng gió động Với chiều cao đỉnh 47.7m so với mặt đất tự nhiên, công trình trong đồ án này cũng phải xem xét ảnh hưởng của thành phần gió động.
Thành phần động của tải trọng gió bao gồm lực xung do vận tốc gió và lực quán tính của công trình Giá trị của lực này được xác định bằng cách nhân thành phần tĩnh của tải trọng gió với hệ số phản ánh ảnh hưởng của xung vận tốc gió và lực quán tính của công trình.
Việc tính toán công trình chịu tác động của tải trọng gió bao gồm hai bước quan trọng: xác định thành phần động của tải trọng gió và phân tích phản ứng của công trình trước các dạng dao động khác nhau do thành phần động này gây ra.
Giá trị tiêu chuẩn thành phần tĩnh của áp lực gió Wj tại điểm j ứng với độ cao zj so với mốc chuẩn: W j = W 0 × × k ( ) Z j × c
Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn W₀ = 0.0613 v²₀ được xác định dựa trên vận tốc gió đo được ở độ cao 10m, với v tốc độ trung bình khoảng 3 giây bị vượt trung bình 1 lần trong 20 năm Địa hình B được áp dụng trong tính toán, và giá trị này được tham khảo từ bảng 4 trong bản đồ phân vùng 1.
Vùng áp lực gió trên bản đồ I II III IV V
Bảng 3.12 Bảng giá trị áp lực gió theo bản đồ phân vùng áp lực gió
Theo TCVN 2737–1995, trong trường hợp bão có ảnh hưởng yếu, giá trị áp lực gió W0 sẽ được điều chỉnh giảm 10 daN/m2 cho vùng I-A và 12 daN/m2 cho vùng II-A.
15 daN/m2 đối với vùng III-A
Công trình của sinh viên tọa lạc tại Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh, thuộc vùng gió II-A Địa hình được xác định với W0 = 95 12 − = 83 daN/m² Hệ số k(zj) được tính toán dựa trên sự thay đổi của áp lực gió theo độ cao, sử dụng công thức phù hợp.
Bảng 3.13 trình bày độ cao gradient và hệ số m t c, được xác định theo bảng 6 TCVN 2737-1995 Trong đó, chỉ xét đến áp lực gió tác động lên bề mặt thẳng đứng của nhà, với mặt đón gió (gió đẩy) có hệ số c = +0.8 và mặt khuất gió (gió hút) có hệ số c = -0.6.
Bảng 3.14 Bảng giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió
Công trình tọa lạc tại Quận 1, trong khu vực nội ô Thành phố Hồ Chí Minh, thuộc địa hình B, đặc trưng bởi không gian tương đối trống trải và có một số vật cản thấp, không vượt quá 10m Giá trị tính toán được trình bày trong bảng dưới đây.
STT Tầng H (m) Z j (m) k j W j_đẩy (kN/m) W j_hút (kN/m)
Bảng 3.15 Bảng giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió
Ghi chú: Z j là cao độ của tầng thứ j so với mặt đất
STT Tầng H (m) Z j (m) k j L Yj (m) W Xj (kN)
Bảng 3.16 Bảng giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió quy dạng tập trung tác dụng lên các tầng theo phương X
STT Tầng H (m) Z j (m) k j L Xj (m) W Yj (kN)
Bảng 3.17 trình bày giá trị tính toán thành phần tĩnh của tải trọng gió quy dạng tập trung tác động lên các tầng theo phương y Ngoài ra, phần 3.4.2 đề cập đến thành phần gió động của tải trọng gió.
Mức độ nhạy cảm của công trình đối với tác động của tải trọng gió quyết định rằng chỉ cần xem xét thành phần động của tải trọng gió do xung của vận tốc gió, hoặc cũng có thể bao gồm cả lực quán tính của công trình.
Giá trị giới hạn của tần số dao động riêng cho gió vùng II đối với công trình bê tông cốt thép được xác định là fL = 1,3, với độ giảm loga δ = 0,3.
Nếu f1 > fL thì thành phần động của tải trọng gió chỉ kể đến tác dụng của xung vận tốc gió
Nếu f1 < fL thì thành phần động của tải trọng gió phải kể đến tác dụng của cả xung vận tốc gió và lực quán tính
Tần số dao động cơ bản của công trình: 1 1 L f 0.43(Hz) f 1.3(Hz)
= = = < do đó thành phần động của gió gồm xung của vận tốc gió và lực quán tính Việc tính toán tuân theo chỉ dẫn 4.4 đến 4.8 TCXD 299-1999 [3]
Số dạng dao động cần được kể đến trong tính toán thành phần động của tải trọng gió là
Để tính toán thành phần động của gió, cần xem xét ba dao động riêng đầu tiên Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn, mode xoắn thứ ba không được đưa vào tính toán.
Tính thành phần động của tải gió theo phương Y dựa vào mode 1 và thành phần động của tải gió theo phương X dựa vào mode 2
3.4.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán thành phần động của gió
Trường hợp tính áp lực gió lên bề mặt ZOY do gió thổi từ phương X:
0.4 L 0.4 57.2 22.88 m ρ = × = × = ,χ = H = 70.00 m,ν =0.635 Trường hợp tính áp lực gió lên bề mặt ZOX do gió thổi từ phương Y:
Sau khi xác định các thông số M, y, j, ψ, ξ i, chúng ta có thể tính toán giá trị tiêu chuẩn của thành phần động của gió tác động lên phần tử j cho dạng dao động thứ i, ký hiệu là W P(JI).
Bảng 3.18 Bảng giá trị hệ số động lực và hệ số áp lực động
STT Tầng M j (t) z j W Fxj (kN) W Fyj (kN) y ji y ji W Fj y ji 2 Mj W pji (kN) x y x y x y x y
Bảng 3.19 Bảng giá trị tính toán thành phần động tải trọng gió theo phương X và Y
3.4.2.3 Tổ hợp tải trọng gió
Tổ hợp nội lực, chuyển vị gây ra do thành phần tĩnh và động của tải trọng gió s ( ) 2 t d
X: là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị
X t : à momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần tĩnh của tải trọng gió gây ra
X d : là momen uốn (xoắn), lực cắt, lực dọc, hoặc chuyển vị do thành phần động của tải trọng gió gây ra
S: là số dao động tính toán
Việc tổ hợp nội lực do thành phần gió động và gió tĩnh theo tiêu chuẩn được thực hiện ngay trong phần mềm ETABS
Tải gió được phân phối vào công trình như sau:
• Thành phần tĩnh của tải gió được gán dưới dạng tải tập trung vào tâm hình học của từng tầng
• Thành phần động của tải gió được gán bằng tải tập trung vào tâm khối lượng của từng tầng
X-Ord; Y-Ord: toạ độ tâm hình học của từng tầng
XCM; YCM: tọa độ tâm khối lượng (center of mass) của từng tầng
XCR; YCR: tọa độ tâm cứng (center of rigid) của từng tầng
TABLE: Centers of Mass and Rigidity Story Diaphragm XCM YCM XCCM YCCM XCR YCR XCR YCR m m m m m m m m
Bảng 3.20 Bảng tổng hợp khối lượng, tâm hình học và tâm cứng từng tầng
Sau đây là bản kết quả tổng hợp tác động của gió vào công trình:
Thành phần gió tĩnh Thành phần gió động
Phương X Phương XX Phương Y Phương YY Phương X
W Xj (kN) W yj (kN) W Yj (kN) W Yj (kN) W Xj (kN) W Yj (kN)
TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT
3.5.1 Cơ sở lý thuyết tính toán
Theo TCVN 9386 – 2012 ta có các phương pháp phân tích sau:
Phương pháp phân tích đàn hồi tuyến tính
Phương pháp “phân tích phổ phản ứng dao động”
Phương pháp “phân tích lực ngang tương đương”
Phương pháp tĩnh phi tuyến
Phương pháp phi tuyến theo thời gian
3.5.2 Chọn phương pháp thiết kế động đất
Công trình có độ cứng không đồng đều theo chiều cao, vì vậy phương pháp phân tích phổ phản ứng dao động là lựa chọn phù hợp để tính toán tải trọng do động đất.
Việc sử dụng phương pháp lịch sử thời gian cũng gặp nhiều khó khăn vì không có số liệu bằng gia tốc đo tại địa điểm xây dựng
Chọn phương pháp PHÂN TÍCH PHỔ PHẢN ỨNG DAO ĐỘNG để xác định tải trọng động đất
3.5.3.1 Phổ phản ứng thiết kế theo phương ngang
Xác định loại đất nền số SPT trung bình của đất nền ở 30 m kể từ mặt đất : 15< N= 15.06< 50 →Nền đất loại C
Xác định tỷ số a gR /g
Gia tốc nền ứng với vị trí xây dựng công trình tại Quận 1, TP HCM agR =0.0848g=0.0848 9.81 0.8319(m/ s )× = 2
Xác định hệ số tầm quan trọng
Hệ số tầm quan trọng γ = 1, tra bảng phụ lục E[5], ứng với nhà cao tầng cao từ 9 đến 19 tầng, công trình dạng tháp cao từ 100m đến 200m
Xác định gia tốc nền thiết kế a g: ag =agR×γ
Gia tốc nền thiết kế:a g =a gR × γ =0.831 1.25 1.0388 m / s× = 2 >0.08g 0.785 m / s= 2
→ Phải thiết kế kháng chấn
Xác định hệ số ứng xử q của kết cấu bê tông cốt thép
Hệ số ứng xử q: công trình nhiều tầng và nhiều nhịp, không điều đặn theo phương đứng
Xây dựng phổ thiết kế dùng cho phân tích đàn hồi
Bảng 3.22 Giá trị của các tham số mô tả các phổ phản ứng đàn hồi
Mode Chu kỳ Tần số UX UY RZ SumUX SumUY SumRZ
Bảng 3.23 Bảng thống kê các dạng dao động
Hình 3.7 Khai báo Mass source cho công trinh ĐỒ THỊ THỂ HIỆN GIÁ TRỊ BẢNG TÍNH
0 Vậy bản thang đủ khả năng chịu cắt.
TÍNH TOÁN DẦM THANG
5.6.1 Tính toán dầm chiếu tới
Tải trọng tác dụng lên dầm chiếu tới bao gồm:
• Phản lực do bản thang truyền vào:
Hình 5.5 Phản lực do bản thang vế 1 (KN/m)
• Tải trọng bản thân dầm chiếu tới tlbt bt q = ×γ × × = × × × n b h 1.1 25 0.2 0.3 1.65(KN/ m) =
• Tải trọng do sàn bên ngoài truyền vào b b l 2.1 q (q p ) (4.76 3.6) 8.78(KN/ m)
= + × = + × Tổng tải tác dụng lên dầm chiếu tới:
Dầm chiếu tới được coi là cấu kiện chịu uốn thuần túy, tuy nhiên thực tế nó còn chịu uốn – xoắn do tác động của phản lực đứng và ngang từ hai vế thang Mặc dù đây chỉ là cách tính gần đúng, nhưng để đơn giản hóa trong thời gian giới hạn của đồ án, sinh viên chỉ cần tính toán theo cấu kiện chịu uốn.
Dầm chiếu tới là dầm 1 nhịp với 2 đầu gác lên vách, được thiết kế với ưu tiên an toàn cho sinh viên Sơ đồ tính toán sử dụng 2 đầu khớp để xác định mômen tối đa nhằm bố trí thép nhịp hiệu quả Trên gối, thép cấu tạo được bố trí với kích thước (2 16) φ và đã được kiểm tra bằng mô hình 3D Chiều dài tính toán của dầm là 2.5m.
Hình 5.6 Sơ đồ tính dầm chiếu tới 5.6.4 Nội lực trong dầm 2D
Hình 5.7 Biểu đồ momen M33 (KN.m)
Hình 5.8 Biểu đồ lực cắt V22 (KN.m)
Bảng 5.5 Nội lực dầm chiếu tới 5.6.5 Tính cốt thép dọc
Với điều kiện đổ tại công trường: γ = b 0,9,γ = s 1
R 365 à = ξ = ì ì Vị Trí Tính thép Chọn thép
Bảng 5.6 Bảng tính thép dầm chiếu tới 5.6.6 Tính cốt thép đai
Tính cốt đai cho dầm tiết diện bxh = 200x300
Lực cắt lớn nhất trong dầm: Qmax U.05 kN( )
5.6.6.1 Khả năng chịu cắt của bê tông
=> Bê tông không đủ khả năng chịu cắt cần tính cốt thép đai
Chon đai φ 6, hai nhánh, n=2, có A sw =0.28cm 2
Theo mục 8.7.6 TCVN 5574-2012 quy địnhcốt thép ngang cấu tạo như sau:
Trong vùng gần gối tựa: một khoảng bằng 1/4 nhịp
Trong vùng còn lại của nhịp
Khi h ≤300mm, có thể không cần đặt nếu tính toán không cần bỏ cốt đai
Dầm chiếu tới có h00mm < 450mm nên ta bố trí đai
Trong vùng gần gối tựa L/4: a ct min h;150 150(mm)
Trong vùng còn lại của nhịp a ct min 3h;500 min 3 300;500 225(mm)
Khả năng chống cắt của 1 đai: sw sw sw
= × × = × × × Khả năng chống cắt của bê tông và cốt đai:
= × × × × × × × = Ta có: Q sw = 89.04KN Q > max = 55.05KN việc bố trí thõa yêu cầu.
TÍNH TOÁN BỂ NƯỚC MÁI
CHỌN KÍCH THƯỚC BỂ
Trong công trình gồm 2 loại bể nước:
Bể nước ngầm: dùng chứa nước lấy từ hệ thống nước thành phố và bơm lên mái
Bể nước mái : trong cung cấp nước cho sinh hoạt của các bộ phận công trình
Ta lựa chọn bể nước mái để tính toán được đặt trên tầng áp mái của công trình, giới hạn bởi
2 hệ trục (A-B;3-4) và (D-E;3-4) Để thuận tiện cho việc bảo trì và sửa chữa chọn cao trình mặt đáy của đáy bể cách 0.8m so với cao trình mặt bằng mái
Để tính toán nhu cầu sử dụng nước cho công trình 19 tầng, trong đó tầng 1 bao gồm siêu thị mini, quán cà phê và văn phòng Ban chỉ huy chung cư, diện tích sinh hoạt cho khu thương mại và văn phòng được xác định là 10m²/người Với tổng diện tích sinh hoạt tầng 1 là 320m², số người tối đa có thể phục vụ là 32 người.
Bên cạnh đó có 18 tầng chung cư (từ tầng 2 đến tầng 19), mỗi tầng có 15 căn hộ và mỗi căn hộ có 4 nhân khẩu, với số người tối đa là :
Vậy số người tối đa cho chung cư là N N N 320 1140 1460 = + 1 2 = + = (người)
Theo bảng 3.1 TCXD 33-2006 Tiêu chuẩn cấp nước - mạng lưới đướng ống và công trình quy định: tiêu chuẩn dùng nước trung bình qsh 0 (l/người.ngày.đêm)
Mục 3.3 TCXD 33-2006 Tiêu chuẩn cấp nước - mạng lưới đướng ống và công trình
Đối với các thành phố lớn nằm trong khu vực khí hậu khô nóng quanh năm như Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, và Vũng Tàu, có thể áp dụng các biện pháp phù hợp để quản lý và cải thiện điều kiện sống.
Sơ bộ tính nhu cầu sử dụng nước như sau: q sh = 200(l /người.ngày.đêm)
Dung lượng sử dụng nước sinh hoạt trong ngày đêm: sh ngay 3 max ngay.dem q N K 200 1460 1.2
= = Từ lượng nước cần cung cấp như trên, ta chọn bể nước có kích thước:
Vậy ta bố trí 4 bể nước có kích thước tương tự nhau, khi đó:
Vcc=4V 4 91.8 367.2(m / ngay.dem) 350.4(m / nga y.dem)= × = ≥
Bể nước được đổ toàn khối có nắp đậy, lỗ thăm nằm ở góc có kích thước 60x60cm.
THÔNG SỐ THIẾT KẾ
Sơ bộ tiết diện các cấu kiện
Vì nhịp của BNM lớn hơn 7m, sinh viên đã áp dụng hệ dầm trực giao cho bản đáy và sử dụng dầm chính-phụ cho bản nắp nhằm giảm chiều dày và độ võng của kết cấu.
• Sơ bộ chọn chiều dày nắp bể theo công thức sau :
Trong đó l1 là chiều dài cạnh ngắn l1 = 4.5 m, l2 là chiều dài cạnh dài l2 = 8.5 m bn h 1 x(4.5 8.5) (130 162)(mm)
⇒ Chọn chiều dày bản nắp h bn = 100mm
• Sơ bộ chọn chiều dày bản thành bể theo công thức sau: bt h 1 H, H 1.2m
⇒ Chọn chiều dày bản thành h bt = 100mm
• Sơ bộ chiều dày bản đáy: bn 1 2 h 1 (l l )
Bản đáy phải chịu tải trọng từ bản thân và áp lực cột nước cao 1.2 m (γh = 1.2 T/m²), đồng thời cần đảm bảo yêu cầu chống nứt và chống thấm Do đó, chiều dày bản đáy sơ bộ được chọn là hbđ = (1.2 ÷ 1.5)hbn = 1.5 x 10 = 150 mm.
⇒ Chọn chiều dày bản đáy h bd = 150 mm
Bê tông cấp độ bền B35: Rb = 19.5 MPa, Rbt = 1.3 MPa, Eb = 34.5x10 3 MPa
Thép AIII (Ф ≥16 ): Rs = Rsc = 365 MPa; Rsw = 290 MPa ; Es = 20x10 4 MPa
Thép AII (10 ≤ Ф < 16 ): Rs = Rsc = 280 MPa; Rsw = 225 MPa ; Es = 21x10 4 MPa
Thép AI (Ф < 10 ): Rs = Rsc = 225 MPa; Rsw = 175 MPa ; Es = 21x10 4 MPa.
TÍNH TOÁN BẢN NẮP
Bản nắp có độ cứng tuyệt đối trong mặt phẳng ngang, không bị rung động hay dịch chuyển khi chịu tải trọng ngang Khi chịu tác động của tải trọng động, chuyển vị tại mọi điểm trong sàn đều giống nhau.
Gồm trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo
Vật liệu Chiều dày γ Tải trọng tiêu chuẩn n Tải trọng tính toán mm kN/m 3 kN/m 2 kN/m 2
Bảng 6.1 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản nắp
Hoạt tải sửa chữa, chọn theo TCVN2737-1995
Căn cứ vào điều kiện liên kết biên và tỉ số 2 cạnh của ô bản để ta chọn sơ đồ tính thích hợp
1.89 2 l =4.5 = < →bản nắp làm việc theo 2 phương
100 d s h h = = > : Liên kết ngàm (sơ đồ 9)
Tổng tải tác dụng lên ô bản: P q L L= 1 2 =4.785 8.5 4.5 183.03× × = ( ) KN
Bản làm việc 2 phương, có liên kết ngàm ở 4 cạnh (sơ đồ 9) và có
= = × = = × = = × = = × • Tính toán và bố trí thép:
Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện hình chữ nhật: b00mm, h0mm, abvmm
Rb.5 MPa, Rs= 225 MPa, à min =0.05%;à max =2.70%
Bảng 6.2 Bảng tính thép bản nắp
Hình 6.3 Bố trí thép bản nắp 6.3.2 Kiểm tra hiệu ứng biên
Tại vị trí tiếp giáp giữa bản thành và bản đáy có xuất hiện giá trị mômen Mt, người ta gọi là hiệu ứng biên
S 0.76 Rh= bt : Là đặc trưng đàn hồi của bản thành h n p p = γ × ×h n : áp lực nước
Thông thường giá trị Mt nhỏ, nên cốt thép thường đặt theo cấu tạo là đủ, chọn thép đặt theo cấu tạo φ 10a150.
TÍNH TOÁN BẢN ĐÁY
Bản đáy được đặt trực tiếp trên nền đất, tương tự như một bản đặt trên bề mặt đàn hồi Chúng ta sẽ xem xét hai trường hợp bất lợi nhất: khi bể chứa đầy nước và khi bể không có nước.
Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy
Lớp cấu tạo Chiều dày TLR Trị tiêu chuẩn HSVT Trị tính toán
Bảng 6.3 Trọng lượng bản thân các lớp cấu tạo bản đáy
Hoạt tải phân bố trên bản đáy là áp lực nước:
Căn cứ vào điều kiện liên kết biên và tỉ số 2 cạnh của ô bản để ta chọn sơ đồ tính thích hợp
1.05 2 l = 4.25 = < →bản đáy làm việc theo 2 phương
0 = > d s h h : Liên kết ngàm (sơ đồ 9)
Hình 6.5 Moment ô bản nắp đáy 6.4.3 Nội lực tính toán:
Tổng tải tác dụng lên ô bản: P q L L= 1 2 18 4.25 4.5 328.57× × = ( ) KN
Bản làm việc 2 phương, có liên kết ngàm ở 4 cạnh (sơ đồ 9) và có
6.4.4 Tính toán và bố trí thép:
Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện hình chữ nhật:b00mm, h0mm, abvmm Rb.5MPa, Rs= 225 MPa, à min =0.05%;à max =2.70% n m 2 b b o
Bảng 6.4 - Bảng tính thép bản đáy
Bảng 6.4 Bảng tính thép bản đáy
TÍNH TOÁN BẢN THÀNH
Xét trường hợp nguy hiểm nhất: áp lực nước + gió hút ( bỏ qua TLBT của bản thành )
6.5.1.1 Áp lực nước (phân bố hình tam giác)
6.5.1.2 Gió hút ( xem như phân bố đều)
Trị tiêu chuẩn: p c h =wo c.k = 0.83 x 0.6 x 1.426 = 0.71 kN/m 2
Trị tính toán: ph=1.2 x 0.71 = 0.852 kN/m 2
Với vùng áp lực gió IIA ở TPHCM: wo =0.83 kN/m 2 , địa hình B ứng với độ cao bản nắp Hn = 70.00+ 0.80+ 1.20 = 72m : k=1.426
Hình 6.7 Mô hình bản thành 6.5.2 Sơ đồ tính:
Bản thành có kích thước 8.5 x 1.2m, trong đó tải trọng từ dầm nắp của hồ nước sẽ được truyền xuống móng qua cột, không ảnh hưởng đến bản thành Do đó, có thể xem bản thành như một cấu kiện chịu uốn thuần túy, bỏ qua tải trọng bản thành.
- Cạnh dưới ngàm vào bản đáy: không cho xảy ra hiện tượng nứt
- Cạnh trên tựa đơn do có hệ dầm nắp bao theo chu vi
- Do bản nắp tựa lên dầm nắp và thành bể theo phương lực tác dụng có độ cứng lớn nên sơ đồ tính là 1 đầu ngàm 1 đầu tựa đơn
Hình 6.8 Sơ đồ tính toán bản thành
Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện hình chữ nhật: b00mm, h0mm, abvmm
Rb.5 Mpa MPa, Rs= 225 MPa, à min =0.05%;à max =2.70% n m 2 b b o
Bảng 6.5 Bảng tính thép bản thành
Thép bản thành bố trí 2 lớp đối xứng Thép cấu tạo chọn d6a250.
TÍNH TOÁN DẦM NẮP VÀ DẦM ĐÁY
TLBT của dầm ( phân bố đều):
2 dn bt b g = × γ × ×n b (h h ) 1.1 25 0.3 (0.4 0.1) 2.475(kN / m )− = × × × − Tải trọng do bản nắp truyền vào (hình thang hoặc tam giác): bn g 3.81 4.35 8.3(kN / m)
= × 2 Hình 6.9 Sơ đồ truyền tải của bản nắp vào dầm
• Sơ đồ tính: xem hệ dầm nắp tựa lên các cột
Hình 6.10 Mô hình dầm nắp trong Sap2000
• Nội lực: sử dụng chương trình Sap2000 để phân tích nội lực cho mô hình
Hình 6.11 Momen M3-3 trong dầm nắp
Hình 6.12 Lực cắt Q2-2 trong dầm nắp
• Tính toán và bố trí cốt thép:
- Cốt dọc: Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật có b00mm, h@0mm (các lý thuyết tính toán như trên)
- Cốt đai: Lực cắt lớn nhất ở dầm DN3 với QY.8kN
Bảng 6.6 Bảng tính thép dầm nắp
Hình 6.13 Lực cắt Q2-2 trong dầm DN3
Tính toán theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật có b00mm, h= 400mm
Chọn cốt đai có n=2, dsw= 8mm (asw = 50.2mm 2 )
Khả năng chịu cắt của bê tông: bo b4 n bt o
Q < Qbo : Bê tông đủ khả năng chịu cắt, bố trí cấu tạo
Khoảng cách cốt đai thiết kế : (d8a150 ở gối, d8a300 ở giữa nhịp )
TLBT của dầm ( phân bố đều):
2 dd1 2 bt b g − = × γ × ×n b (h h ) 1.1 25 0.3 (0.7 0.15) 4.538(kN / m )− = × × × − 2 dd3 4 bt b g − = × γ × ×n b (h h ) 1.1 25 0.3 (0.6 0.15) 3.713(kN / m )− = × × × − TLBT của bản thành ( phân bố đều trên dầm biên DD1 và DD2):
2 bt bt b g = × γ × ×n b (h h ) 4.56(kN / m )− Tải trọng do bản đáy truyền vào (hình thang hoặc tam giác): bd
= × 2 Hình 6.14 Sơ đồ truyền tải của bản đáy vào dầm
• Sơ đồ tính: xem hệ dầm đáy tựa lên các cột
Hình 6.12 – Mô hình dầm đáy trong Sap2000
• Nội lực: sử dụng chương trình Sap2000 để phân tích nội lực cho mô hình
Hình 6.15 Momen M3-3 trong dầm đáy
Hình 6.16 Lực cắt Q2-2 trong dầm đáy
• Tính toán và bố trí cốt thép:
- Cốt dọc: Tính theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật có b00mm, h`0~700mm (các lý thuyết tính toán như trên)
Bảng 6.7 Bảng tính thép dầm đáy
- Cốt đai: Lực cắt lớn nhất ở dầm DD3 với Q7.321 kN
Tính toán theo cấu kiện chịu uốn, tiết diện chữ nhật có b00mm, h= 700mm
Chọn cốt đai có n=2, dsw= 8mm (asw = 50.2mm 2 )
Khả năng chịu cắt của bê tông: bo b4 n bt o
Q < Qbo : Bê tông đủ khả năng chịu cắt, bố trí cấu tạo
Khoảng cách cốt đai thiết kế : (d8a150 ở gối, d8a300 ở giữa nhịp )
KIỂM TRA VÕNG VÀ NỨT
6.7.1 Kiểm tra độ võng bản đáy
Hình 6.17 Độ vong dầm đáy
Kiểm tra độ võng cho ô bản đáy có kích thước L L 9 8.5(m) 1 × = × 2
Cắt 1 dải bản rộng 1 đơn vị và coi bản làm việc như 1 dầm đơn giản với hai đầu ngàm chịu tải trọng phân bố đều Theo tiêu chuẩn TCXDVN 5574:2012 độ võng được tính toán như sau: Độ võng toàn phần:
+ độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải trọng toàn phần
+ độ võng do tác dụng ngắn hạn của tải dài hạn
+ f3 độ võng do tác dụng dài hạn của tải dài hạn Điều kiện kiểm tra độ võng ( là độ võng giới hạn) Độ võng bản đáy: f = 1 mm < l 9000
= = ⇒ Vậy bản đáy thỏa độ võng cho phép
6.7.2 Kiểm tra nứt bản đáy và bản thành
Hồ nước, với cấu trúc chứa chất lỏng, cần phải đảm bảo không bị nứt hoặc chỉ cho phép nứt trong giới hạn cho phép Do đó, ngoài việc thiết kế đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực, việc kiểm tra khe nứt của kết cấu cũng là một yếu tố quan trọng.
Theo quy định, bể nước mái được phân loại có cấp chống nứt 3 với bề rộng khe nứt giới hạn là 0.3 mm.
Thành và đáy bể được tính theo cấu kiện chịu uốn Vết nứt được tính theo sự hình thành vết nứt thẳng góc với trục dọc cấu kiện
Theo TCVN 356:2005 mục 7.1.2, bề rộng khe nứt được xác định bằng công thức cụ thể Để kiểm tra sự mở rộng của vết nứt ở bản đáy và bản thành, sinh viên cần tính toán sự mở rộng ngắn hạn và đối chiếu với điều kiện khống chế của vết nứt dài hạn Nếu điều kiện mở rộng vết nứt ngắn hạn được thỏa mãn, điều này cũng đồng nghĩa với việc điều kiện mở rộng vết nứt dài hạn sẽ được đảm bảo.
Hình 6.18 Vết nứt dầm đáy aarc= 0.212 mm < 0.3 mm
TÍNH TOÁN CỘT BỂ NƯỚC
6.8.1 Lập luận liên kết khớp cho hệ chịu lực của hồ nước với hệ chịu lực phía dưới
Hồ nước được bố trí trên sân thượng, với toàn bộ hệ thống được kết nối với cấu trúc bên dưới thông qua các khớp nối Điều này giúp giảm thiểu khối lượng dao động, đảm bảo sự ổn định cho công trình.
6.8.2 Việc mở rộng nút cứng dưới cột
Việc các cột của hồ nước mái ta có mở rộng ra cấu tạo như móng nhằm các mục đích cơ bản như:
• Làm giảm tối thiểu (hay khử bớt) mômen từ hệ khung trên truyền xuống tầng dưới
Nút cứng được thiết kế ngay dưới chân cột nhằm đảm bảo tính ổn định cho hệ khung ngàm Khi thực hiện tính toán cục bộ cho hồ nước, cần lưu ý rằng không xem xét đến ảnh hưởng của hệ kết cấu các tầng dưới lên hồ nước.
Cột bể nước mái là một cấu kiện chịu nén lệch tâm, với tiết diện cột được chọn là 300x300 mm Để tính toán cột lệch tâm xiên, phương pháp quy về bài toán lệch tâm phẳng tương đương được áp dụng.
Tổ hợp nội lực tính toán là: N max T6.74kN,M tu x F.83kN.m,M tu y D.13kN.m
Dựa vào kết quả tính toán => chọn thép cột theo chu vi là 4d18 có As17mm 2
Tính diện tích thép yêu cầu: tương tự bài toán lệch tâm phẳng đặt thép đối xứng
(kN) kNm kNm mm mm mm mm LTPTD cm 2 %
THIẾT KẾ THÉP GIA CỐ LỖ THĂM TRÊN BẢN NẮP
Trong mô hình 3D bể nước tiến hành khoét lỗ thăm và vẽ 2 dầm bo có kích thước tiết diện bxh0mm x 200mm trên bản nắp của bể
Hình 6.19 Biểu đồ bao momen và lực cắt của phần tử lỗ thăm 6.9.3 Tính toán thép gia cường lỗ thăm
Chọn abv = 20 mm a = 25 mm, ho = h – a = 200 – 25 = 175 (mm) m 2 2 b b o
Kết luận: Chọn đặt 3 thanh ỉ10 (As = 1.57 cm 2 ) cho lớp trờn và dưới để gia cố cho miệng lỗ thăm của bản nắp
